天津市LED路灯示范应用工程实验室检测数据分析

2010-05-28孙云东何秉云

照明工程学报 2010年6期

孙云东何秉云

(1.天津市产品质量监督检测技术研究院1天津 300193;2.天津市照明学会2 天津 300193)

1 前言

2009年4月28日科技部批准21个城市为“十城万盏”半导体照明应用工程试点城市，实施半导体照明应用工程计划。天津市是“十城万盏”计划中的首选城市，对此计划积极响应，组织安排了示范路工程，进行了LED路灯的检测、测试。围绕此项目还组织了一系列的相关活动，如召开了“天津市LED路灯示范应用工程启动仪式新闻发布会”、“LED路灯产品技术报告会”、“大功率LED路灯发展战略研究青年学术论坛”、“《城市路灯照明设计》标准宣贯会”，走访了多家生产企业，进行了多种方式的媒体网络宣传，同时向有关部门提出有关建议意见及为企业投资导向等。本文仅就天津市LED路灯示范应用工程实验室检测情况及检测技术数据进行分析与评价，供业内人士参考。

2 检测组织实施概况

示范路LED路灯检测和测试工作包括实验室数据检测和路面应用照度等数据测试两部分。对路灯的实验室各项基础数据的检测十分重要，是LED灯具整体技术数据分析评价的重要组成部分，也是评价LED灯具综合品质的基础。

项目的组织、测试方案的确定、人员的配备、测试设备的条件和获得的测试数据分析、通报等为完成示范路路灯应用和效果评估提供了可能性、保证性及可行性。测试设备和人员满足测试要求，项目组成员来自各相关领域，具备完成此项目的能力。并为此项工作提供了公平、公正、公开、即时、快捷性。

本项目由天津市产品质量监督检查技术研究院，天津市照明协会、天津市照明学会、天津市路灯管理等部门负责组织实施测试方法研究、实验室测试、路面测试、数据整理、分析报告、撰写结题报告等内容。参加本项目的路灯企业委托单位共43家，45款灯具。实验室测试45台，室外安装测试405台。安装路段为河西区郁江道、白云山路、梅江道、绥江道、九连山路五条机非混合双向四车道次干道。对路灯生产企业提供的产品进行3次实验室检测和12次路面光性能等相关技术数据的测试。测试周期为一年。实验室3次检测时间分别为灯具安装初始期、6个月时、12个月时。

生产企业根据道路情况提供10套同款式灯具，其中试验室检测灯具1台;测试评估的照明光源功率为150瓦左右;被测设施的色温，依照《城市道路照明设计标准》，为4500K左右。设施的安装高度9米、灯杆间距35米、路宽18米。测试现场条件合理并基本相同，保持公正。鉴于道路照明安全的要求，设施的初始安装是由路灯行政管理部门统一安排的。在测试、评估的一年中，将进行12次路面平均照度Eav和均匀度UE等数据测试，同时还要进行灯具输入功率测试、灯具功率因数测试、光效测试、灯具配光曲线测试和色温、色坐标、色度容差、显色指数等颜色特性测试，另外，参评设备还将接受低压线路谐波含量、接地措施、介电强度及灯具IP等级的测试。

3 测试依据规范标准

《道路与街道照明灯具性能要求》标准代号GB/T 24827—2009

《城市道路照明设计标准》标准代号 GJJ 45—2006

《灯具第1部分:一般要求与实验》标准代号GB7000.1—2007

《道路与街道照明灯具安全要求》标准代号GB7000.5—2005

《灯具分布光度测量的一般要求》标准代号GB/T 9468—2008

《电磁兼容限值谐波电流发射限制 (设备没想输入电流≤16A)》标准代号GB17625.1—2003

4 实验室检测方案研究分析

实验室测试单位——天津市产品质量监督检测技术研究院。

实验室检测方法、仪器——采用国内先进仪器和方法。

配光曲线及光强参数检测 ——卧式分布式光度计测试系统;

颜色参数——2米积分球加光谱分析系统;

电参数及谐波电流——数字功率计和谐波分析系统;

基于此，为了提升小学数学课堂教学中德育渗透之实效性，教师要在紧紧围绕课堂教学内容的前提下，紧密结合学生的实际认知水平，以设计各种各样的作业为契机，恰如其分地打通德育渗透的延伸点。

灯具IP等级——防尘试验箱和防水实验装置;

安全项目——接地电阻仪、绝缘耐压测试仪器等。

实验室检测周期——第一次为送检时，第二次测试点燃半年后，第三次测试点燃一年后。

数据反馈平台—— 实验室检测各项技术数据，给每个单位分别出具测试报告，时间为安装初始期，半年期，一年期。

实验室检测内容——输入功率 (初试值)、功率因数 (初试值)、光效 (初试值)、颜色特性 (初试值)、配光参数、曲线 (初试值)、谐波含量、接地规定、介电强度、防尘防水等。

检测出具报告内容 ——一般情况描述:按防触电保护分类;按防尘、防固体异物和防水等级IP值;灯具额定电压;灯具额定电流;灯具标称功率因数;灯具电源频率;LED光源的规格型号、数量;控制电源的规格型号;控制电源的输出电压、最大输出功率;灯具标称总光通量;标称色温。

产品关键结构的描述:灯具重量;外壳材料;散热片的形式。

检验报告内容 (见表1)

表1 天津市实验室检测项目报告表

续表

5 实验室检测主要技术指标汇总

5.1 整灯光效 (见表2、图1)

图1 整灯光效

表2 整灯光效情况表

5.2 配光曲线 (见表3、图2)

表3 光分布情况表

图2 光分布情况

5.3 单管功率 (见表4、图3)

表4 单管功率情况表

图3 单管功率情况

5.4 光学处理方式 (见表5、图4)

表5 光学处理方式表

5.5 电源驱动 (见表6、图5)

表6 电源驱动器情况表

5.6 封装技术 (见表7、图6)

图4 光学处理方式

图5 电源驱动器情况

表7 封装情况表

图6 封装情况

5.7 技术线路 (见表8、图7)

表8 技术线路情况表

图7 技术线路情况

5.8 色温 (见表9、图8)

表9 色温情况表

图8 色温情况

5.9 功率因数 (见表10、图9)

表10 功率因数表

图9 功率因数

6 数据情况分析

(1)本次测试光效表现了长足的进步。整灯光效表表明，随着LED芯片技术进步，整灯光效提高很快。总体情况也很理想，整灯光效主流水平为50至60 Lm/W，大部分超过50Lm/W，40Lm/W以下只有一款灯具。80～90(Lm/W)以上的约占10%，还有一款灯具达到了95.7(lm/W)。基本符合正常态势分布。

(2)本次参加测试灯具配光方面与早两年相比有明显进步，说明配光问题已得到企业重视。LED的辐射形式有朗伯型、蝙蝠翼型、侧射型和聚光型几种。在道路照明领域，根据设计经验朗伯型和蝙蝠翼型比较适用，通过二次光学设计，使得LED的光照范围、光度曲线符合道路照明的需求。

(3)从技术路线看，单颗1～5W芯片配透镜的方式较易获得蝙蝠翼形的配光曲线，说明该技术有发展前景。

(4)LED的光学元件设计对LED路灯的配光及光学输出效率至关重要。如果灯具的配光系统设计不合理，照明效果就不理想。测试中“灯下亮”、“灯下黑”、“斑马线”、“照度不均匀”等问题的出现均应考虑配光设计的合理性。LED的光学设计决定了LED路灯的配光及光输出效率，也是评判LED路灯整灯质量最重要的组成部分之一。

(5)测试的LED路灯多数采用专用驱动芯片IC的电源驱动方式。无论采用AC-DC智能芯片驱动恒流电源，还是采用无高压电解电容新技术 (每颗光源并联保护IC设计，保障任一LED故障不会影响到其他LED工作)，都要考虑高可靠性、高效率、高功率因数、功率、驱动方式、浪涌保护、温度负反馈保护功能等因素。

(6)对于大功率LED的封装，要根据LED芯片来选用封装的方式和相应的材料。如果LED芯片已倒装好，就必须采用倒装的办法来封装;如果是多个芯片集成的封装，则要考虑各个芯片正向、反向电压是否比较接近，以及LED芯片的排列、热沉散热的效果、出光的效率等。还应特别注意热沉材料的选择。

(7)大功率LED采用模组式、芯片集成式、点阵式封装技术线路，与散热有关。单颗大功率芯片因为面积小，封装难度高，工艺复杂，如果封装不好的话，很容易出现问题。集成式封装解决方案，用小功率芯片集成为三瓦、五瓦的芯片模块，用若干颗小功率芯片集成封装成芯片模块，芯片面积比较大，因而散热更加容易，而单颗大功率芯片散热面积小。并且集成式的光效会高些，因为散热面积大。

(8)从表9和图8分析，色温数据较分散，没有集中在较高区间，有小于4500K的报告。生产不同色温的产品，可以满足市场不同需要。不过，通过实际观察，较低色温的LED路灯存在光色问题，较低色温产品容易出现黄色偏绿的情形，且光效较低。

(9)功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数，大小与电路的负荷性质有关。功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大，从而降低了设备的利用率，增加了线路供电损失。检测的结果很好。